生物工程方法，
包括生物反应器、生物材料和微生理系统，可以提供改善各种细胞和基因治疗产品制造和特性的方法
。生物反应器和生物材料可提供不同的条件
（如流体流动、粘附信号、机械信号和/或微体系结构）
来精确控制适合细胞的理化微环境，以增强细胞复制并维持功能特性。
用于细胞制造的生物反应器、生物材料和微生理系统的潜在用途
细胞与基因产品制备流程：
首先，从自体
或异体
经过
分离和纯化得到种子细胞。
接着，在可提供独特微环境
（
生物反应器和/或生物材料
）
中，将细胞培养扩增到满足临床治疗。
但是，获得的细胞在关键质量属性上可能是异质的。
微生理系统 ，可通过结合特异的病变细胞
（如癌细胞）
，鉴定分离的细胞
（在细胞不需要扩增的情况下）
或经过扩增制造的细胞，用以确定这些细胞产品的质量属性，判断是否可用于患者临床治疗。
根据FDA定义，
微生理系统由微流控装置、类器官和3D细胞培养系统组成，可提供一定的组织微环境，制造符合人类生理特征且治疗有效的细胞产品
。
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细胞产品的先进制造策略
用于临床级细胞扩增的生物材料
用于临床级细胞扩增的生物材料：
(a)涂有IL-2的介孔二氧化硅微棒和抗CD3/CD28修饰的流体脂质双分子层，增强了原代 T 细胞的扩增能力。
(b)大孔透明质酸支架为NK细胞提供三维微环境，增强其扩增能力。
(c)水凝胶通过提供3D微环境，减少氧相关代谢，减少活性氧的产生，增强HSC的扩增。
(d)聚乙二醇(PEG)水凝胶，可增强传代的MSCs的细胞因子分泌。
T细胞扩增需要三种信号刺激，包括：
T细胞受体；共刺激信号；促生存细胞因子
。
T细胞扩增
方法有两种，一是用DC细胞刺激，二是用抗CD3/CD28免疫磁珠刺激。
单核细胞衍生的DC细
胞制备比较常见，但成本太贵。抗CD3/CD28免疫磁珠，则不能提供生理相关的刺激因素。因此，采用不同刺激性、共刺激性和促生存细胞因子的生物材料系统，很可能提供更有效的方法来扩增 T 细胞。
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抗CD3/CD28涂层聚二甲基硅氧烷珠，比传统免疫磁珠更可诱导T细胞的扩增，前者提供不同的机械因素；
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抗CD3/CD28修饰的透明质酸水凝胶，也证明了物理因素对T细胞扩增的作用，较软的水凝胶比较硬更可有效地扩增小鼠CD8+T细胞。
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抗CD3/CD28修饰的聚己内酯支架，也提供了独特的微结构，有效诱导原代人类T细胞不同种群扩张的环境。
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涂有IL-2的介孔二氧化硅微棒和抗CD3/CD28修饰的流体脂质双分子层，增强了原代T细胞的扩增能力，比传统的IL-2的免疫磁珠大2~10倍。
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抗原肽修饰支架，比单核细胞衍生的DC更大程度地诱导稀有T细胞的抗原特异性扩增。减少支架上的抗CD3/CD28数量，既增加了T细胞的增殖，也降低了它们的耗竭标记物。
生物反应器，提供动态培养环境和自动扩增程序，也被用于扩增原代T细胞。采用免疫磁珠培养CAR-T细胞实验表明，与静态培养相比，
通过搅拌式生物反应器培养
搅拌速度越快，细胞扩增的效率越高。
德国美天旎开发的 CliniMACS Prodigy，是一种全自动多功能细胞处理系统，可以为CAR-T细胞的分离、病毒转导和细胞扩增提供一个自动化、封闭的系统。这种系统已经在临床级CAR-T细胞的生产制造中被证实是靠谱的，一共生产过
28种
CAR-T细胞，这些细胞
用于CD19+ B细胞恶性肿瘤的治疗的 I 期临床试验。
Lonza公司的Cocoon，另一种封闭式生物反应器系统，可用于CAR-T细胞的分离、病毒转导和扩增。
人体外周血中
NK细胞和DC细胞
含量较低，需要进行体外扩增才能满足临床治疗用量。人类NK细胞，可
通过IL-2
进行体外扩增。但人类DC细胞，还不能进行体外扩增，目前只能依靠从外周血
直接分离
。
1.DC细胞扩增
体外扩增DC细胞不易，只能直接分离外周血。在IL-4和GM-CSF同时存在的条件下，血液中的单核细胞分化为未成熟的DC细胞，随后经过抗原和细胞因子
（
如TNF-a、PGE2和/或LPS
）
刺激，最终变成成熟的DC细胞。
